一種新的適用于拉曼成像的插值方法

席 楊， 李月娥

蘭州大學信息科學與工程學院， 甘肅 蘭州 730000

引 言

隨著人類對生命科學的不斷探索， 從亞顯微水平對細胞的內部結構、 功能、 物質間傳輸進行活性定位與實時監測， 對于生命結構的理解以及疾病的診治都有著十分重要的意義。 而拉曼光譜能夠揭示分子的振動信息， 同時兼具無損、 非接觸、 指紋性的優點， 使得拉曼檢測技術被廣泛應用于生物學， 化學和材料科學等諸多學科中[1-3]。

拉曼成像是一種特殊的成像技術， 它通過采集樣本某點處的拉曼信號， 選擇指定譜峰的強度、 譜峰面積或者譜峰寬等參數并以灰度圖或偽色圖的形式顯示， 圖像明暗、 色彩的變化與指定譜峰所代表的物質成分相對應， 便可提供物質的濃度、 分布狀況等生物信息。

從人力、 財力、 耗時的角度來看， 拉曼檢測的采集點不宜過多， 從采集信息的完整度來看， 采集點又不宜太少， 通常實驗得到的拉曼成像含有有限的像素點， 為了滿足人們的視覺要求， 一般要對它進行插值放大(即分辨率增強)。 目前關于圖像插值方法的研究， 包括廣泛使用的最近鄰域法、 雙線性內插法、 三次樣條內插法[4-5]， 以及基于小波變換的圖像插值方法[6-8]。 使用這些方法對常規的圖像進行處理的實質是根據已知像素點， 選擇合適的插值函數進行插值， 其結果是像素點有所增加， 視覺效果得到改善， 但對于拉曼檢測， 還需考慮采集點處采集信息的真實分布情況。 此外， 如圖1所示， 兩個采集點處都是以高斯光束進行激發，d表示兩個采集點之間的距離， 如果要在兩個采集點之間進行插值， 則需考慮相鄰高斯光束之間存在交疊的現象， 理論上， 該處插值受附近采集點處高斯光束的共同影響。……